專利名稱：直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可有效控制直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速的雙電源供電的調(diào)速方法，尤其涉及其運(yùn)用可設(shè)定直流電壓加上可調(diào)整脈沖寬度調(diào)變(PWM)方波并經(jīng)濾波的雙電源所組成的調(diào)速方法。
背景技術(shù)：
如所知，一般馬達(dá)控制轉(zhuǎn)速或調(diào)整轉(zhuǎn)速方式大致可分為如下三種1、使用電阻或晶體管經(jīng)由串接方式進(jìn)行調(diào)節(jié)電壓或電流而供電，以達(dá)到其控制轉(zhuǎn)速目的，主要缺點(diǎn)為電力使用效率最差，大約在50%以下，故其效率低、耗能大及輸出功率小，且其電阻或晶體管溫度易上升至90°C以上高溫，因此，須加大散熱片，顯然其結(jié)構(gòu)重量重、體積龐大，若使用晶體管在大電流負(fù)載裝置下不易飽和功率耗損很大，最大輸出時(shí)晶體管電壓降大至3V輸出下降，在低電壓裝置將失去控制目的。2、使用脈波寬度調(diào)變(PWM)電路并加以整流，將電源濾波成直流供電，其不管降壓或升壓都利用回授電路控制輸出，主要缺點(diǎn)為材料成本高，電力使用效率中等約80%，其主要組件為MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)、電感器，電容器，溫度上升大至30°C，大電流須加散熱片，重量及體積中等。3、僅用脈波寬度調(diào)變(PWM)電路，其雖可提供高效率的方波輸出，但主要缺點(diǎn)為易產(chǎn)生不轉(zhuǎn)、振動(dòng)、異狀噪音或雜音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法，能夠達(dá)到效率高、溫升小、低雜音、適用范圍廣的發(fā)明目的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一種直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法，其將直流電源1分成一正常輸入電壓直流電源11及一低電壓直流電源12，其中該正常輸入電壓電源11導(dǎo)入脈波寬度調(diào)變電路13，該脈波寬度調(diào)變電路13并經(jīng)一濾波電路14經(jīng)適當(dāng)電感器、電容器加以限流的濾波后供電給直流馬達(dá)15，且其中該低電壓直流電源12也同時(shí)供電給直流馬達(dá)15，進(jìn)而達(dá)成直流馬達(dá)雙電源供電及調(diào)速目的。優(yōu)選地，其中脈波寬度調(diào)變電路13，連接一內(nèi)建有軟件程序的微芯片控制器或硬件集成電路調(diào)節(jié)控制器16及一回授電路17，該微芯片控制器或硬件體積電路調(diào)節(jié)控制器 16及回授電路17并與直流馬達(dá)15連接，據(jù)此，直流馬達(dá)15可將其轉(zhuǎn)速、溫度、電壓、電流、 功率或正負(fù)周期比等訊息提供給回授電路17并由控制微芯片控制器或硬件電路調(diào)節(jié)控制器16及調(diào)整脈波寬度調(diào)變電路13的輸出，進(jìn)而控制及調(diào)整直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地，其中濾波電路14，其包含電流涌入限制電阻，據(jù)以可限制其浪涌電流的涌入電流，有效供應(yīng)負(fù)載電力、提供電路安全穩(wěn)定及防止長(zhǎng)時(shí)間工作下電容器產(chǎn)生極大浪涌電流所致導(dǎo)致的漏液、失效或爆炸等不良影響。采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，由于本發(fā)明技術(shù)主要利用脈波寬度調(diào)變(PWM)電路輸出加上直流輸出雙回路供電，具有90%以上高效率、溫升大約僅為8°C左右、高輸出、低壓降0. 3V，其可大幅改善現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，集所有電路優(yōu)點(diǎn)如下高效節(jié)能、低溫升、高功率、低壓降、高輸出、低雜音、可調(diào)范圍寬廣、轉(zhuǎn)速(RPM)讀值準(zhǔn)確、涌入電流(Inrush Current) 小、電路簡(jiǎn)單、響應(yīng)快、輕薄短小、容易控制、易于生產(chǎn)、成本低及安全可靠。


圖1為本發(fā)明動(dòng)作原理方塊圖。圖2為本發(fā)明以降壓電路為例的運(yùn)作原理波型圖。圖3為本發(fā)明以內(nèi)建有計(jì)算機(jī)軟件的微芯片配合電子電路方式達(dá)成控制或調(diào)節(jié)輸出目的實(shí)施例電路圖。圖4為本發(fā)明以硬件集成電路配合電子電路方式達(dá)成控制或調(diào)節(jié)輸出目的實(shí)施例電路圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明直流電源(DCPower) (1)第一電壓來(lái)源(11)電壓波段(IlA)、(IlB)、(IlC)、(IlD)第二電壓來(lái)源VDC (12)脈波寬度調(diào)變(PWM)電路(13)濾波電路(14)直流馬達(dá)(15)微芯片控制器或硬件集成電路調(diào)節(jié)控制器(16)回授電路(17)直流輸入電壓(V)馬達(dá)輸入最大電壓(Vin) = (PWM)輸出最大電壓時(shí)間(t)正周期(Dl)負(fù)周期(D2)頻率(F)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法，其目的運(yùn)用在直流馬達(dá)的速度控制，主要控制電壓大小達(dá)成控制轉(zhuǎn)速，參考圖1本發(fā)明動(dòng)作原理方塊圖所示，其將直流電源(DC Power) (1)分成一正常輸入電壓直流電源11(以下簡(jiǎn)稱第一電壓來(lái)源)及一低電壓直流電源12(以下簡(jiǎn)稱第二電壓來(lái)源)，其中該正常輸入電壓直流電源11導(dǎo)入脈波寬度調(diào)變 (PWM)電路13，脈波寬度調(diào)變(PWM)電路13并經(jīng)一濾波電路14經(jīng)適當(dāng)電感器、電容器加以限流濾波后供電給直流馬達(dá)15，其中低電壓直流電源12也同時(shí)供電給直流馬達(dá)15，據(jù)以達(dá)成直流馬達(dá)雙電源供電。上述脈波寬度調(diào)變(PWM)電路13連接一內(nèi)建有軟件程序的微芯片(Micro P)控制器或硬件集成電路(IC)調(diào)節(jié)控制器16及一回授電路17，微芯片控制器或硬件集成電路調(diào)節(jié)控制器16及回授電路17并與直流馬達(dá)15連接，據(jù)此，直流馬達(dá)15可將其轉(zhuǎn)速、溫度、 電壓、電流、功率或正負(fù)周期比(Duty)等訊息提供給回授電路17，并由微芯片控制器或硬件集成電路調(diào)節(jié)控制器16控制調(diào)整脈波寬度調(diào)變(PWM)電路13的輸出，進(jìn)而有效控制直流馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速。參考圖2本發(fā)明以降壓式電路(Set down circuit)為例的運(yùn)作原理波型圖(本電路也適合工作在升壓式電路^^ up circuit)及圖3本發(fā)明以內(nèi)建有計(jì)算機(jī)軟件的微芯片配合電子電路方式達(dá)成控制或調(diào)節(jié)輸出目的實(shí)施例電路圖所示，其包含將直流電源(DC Power) 1分成一正常輸入電壓直流電源11 (第一電壓來(lái)源)經(jīng)脈波寬度調(diào)變(PWM)電路13 所呈現(xiàn)直立的數(shù)個(gè)輸出電壓波段(11A)、(IlB), (IlC), (IlD)及一低電壓直流電源12 (第二電壓來(lái)源)，其電壓為(DCV)，而馬達(dá)最大輸入電壓為Vin、時(shí)間為(t)，該電壓波段(IlA)、 (IlB)、(IlC)、(IlD)的正周期為(Dl)，而各電壓波段(IlA)、(IlB)、(IlC)、(IlD) d 間隔為負(fù)周期(D2)，其頻率(F)0如圖2所示，現(xiàn)以該降壓式電路(Set down circuit)為例說(shuō)明其運(yùn)作原理為馬達(dá)輸入最大電壓(Vin) = P麗輸出最大電壓周期Cycle Dt =正周期Dtl+負(fù)周期Dt2頻率 Frequency F = 1/Dt正周期比(占空比)Dutycycle D = Dtl/Dt輸出電壓 Output voltage VoVo =第一電壓來(lái)源V source 1經(jīng)脈波寬度調(diào)變電路方波部份的平均輸出值和電感電容儲(chǔ)存電壓LC Filter effect voltage再和可設(shè)定第二電壓來(lái)源V source 2兩個(gè)電力來(lái)源構(gòu)成復(fù)合式電壓。若電感電容儲(chǔ)存效應(yīng)電壓不列入計(jì)算(If let LC Filter effectvoltage = OV)Vo =脈波寬度調(diào)變方波部份電壓平均值P麗(V Avg. ) +DCV = PWM輸出最大電壓 Vin DCV)*(Dtl/Dtl+Dt2)+DCV= (Vin DCV)*D+DCV.---------------1如果設(shè)定正周期比Duty從0%到100% A.當(dāng)直流電壓DCV打開到馬達(dá)任易可調(diào)電壓范圍(Vo Rang)約從最小(Min)可設(shè)定電壓DCV到最大(Max)Vin輸入電壓。B.當(dāng)?shù)谝浑妷簛?lái)源V source 1+第二電壓來(lái)源V source 2直流電壓關(guān)閉時(shí)Vo輸出電壓(到馬達(dá)電壓)為OV.。以下以直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)為例第二電壓來(lái)源V source 2就是可設(shè)第二電壓DCV若是DC 4V.。第一電壓來(lái)源V source 1若是12V，馬達(dá)輸入最大電壓(Vin)是12V正周期比(占空比)Duty cycle D 在 0· 4 時(shí)輸出電壓 Output voltage Vo約等于(VinDCV)*D+DCV.= (12V 4V)*0. 4+4V= 8V*0. 4+4VVo = 7.2V (直流電壓)
另Duty cycle D在0. 8時(shí)直流電壓輸出為10. 4V (直流電壓)。上述本發(fā)明直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法，其中可由圖3所示以內(nèi)建有計(jì)算機(jī)軟件的微芯片(Micro P)控制器配合電子電路方式達(dá)到其控制輸出目的。本發(fā)明實(shí)施時(shí)還可由圖4所示以硬件集成電路(IC)配合電子電路方式達(dá)到其調(diào)節(jié)控制輸出目的，其中圖3及圖4的電路呈現(xiàn)方式，僅作為本發(fā)明案實(shí)施可能的佐證，并不以該內(nèi)容為作為本發(fā)明案方法的限定。其中圖3的電路是以內(nèi)建有計(jì)算機(jī)軟件的微芯片(Micro P)控制器配合電子電路方式達(dá)成本發(fā)明目的方法，其微芯片控制器16由電壓、轉(zhuǎn)速(RPM)、正負(fù)周期比(Duty)回授，并由軟件處理脈波寬度調(diào)變(PWM)電路開或關(guān)而控制輸出；其中接點(diǎn)5第二電壓來(lái)源V source 2 DCV、接點(diǎn)0連接微芯片MicroP并由軟件給R2、R3控制TRl晶體管開或關(guān)，經(jīng)DOl 提供第二電壓來(lái)源.其DOl隔離二極管為隔離第一電壓來(lái)源V source 1之用；接點(diǎn)V就是提供直流電壓輸入給MOSFET Q02,而MOSFET作為PWM開關(guān) (switching), Vin是PWM輸出最大電壓，由微芯片控制器16接點(diǎn)P推動(dòng)電路R1，C1，TR2晶體管、R01，R02控制第二電壓來(lái)源輸出；接點(diǎn)R連接Micro P是轉(zhuǎn)速(RPM)電壓、轉(zhuǎn)數(shù)、使用率(占空比duty cycle)、電流、溫度、頻率、速度回授的接點(diǎn)；電感L01，電容EC02提供適當(dāng)?shù)臑V波，其輕微合適濾波，可減少功耗；R08為電阻器，其可限定浪涌電流anrushCurrent)。其中圖4的電路是以硬件集成電路(IC)配合電子電路方式達(dá)到其調(diào)節(jié)控制輸出目的，由硬件及集成電路構(gòu)成電壓、轉(zhuǎn)速(RPM)、正負(fù)周期比(Duty)回授并控制脈波寬度調(diào)變(PWM)電路而調(diào)節(jié)輸出；UlA為PWM振蕩電路，主要為控制集成電路(IC)，電阻VRl為正負(fù)周期比(Duty) 調(diào)節(jié)、輸出電壓控制的可變電阻。本發(fā)明電路加入濾波電路14，其包含電流涌入限制電阻R08，據(jù)以可限制其浪涌電流(Inrush Current)涌入電流于平常值1/3以下，有效供應(yīng)負(fù)載電力、提供電路安全穩(wěn)定及防止長(zhǎng)時(shí)間工作下電容器產(chǎn)生極大浪涌電流(Inrush Current)致導(dǎo)致漏液、失效或爆炸等不良影響。本電路的脈沖寬度調(diào)(PWM)電路僅作適當(dāng)?shù)臑V波，輸出在調(diào)變時(shí)電壓波型類似方波很高的效率，在理想電容器電路導(dǎo)通瞬間理論值無(wú)限大，若線路電阻(r)提供電流限制， 電容器電路浪涌電流Ia = (Vin-VCE電容器初始電壓)/ (r+ESR電容器等效阻抗)，然而輸入電壓(Vin)越高線路電流越大，因此加了 R08電阻可限制其浪涌電流(Inrush Current) Ib = (Vin-VCE) / (r+ESR+R08)，結(jié)果為 Ib << la。LC適當(dāng)?shù)臑V波非整流LOl，EC02主要功能是防止產(chǎn)生異音(雜音)。本發(fā)明電路脈沖寬度調(diào)變(PWM)電路使用極低頻約100Hz.正負(fù)60%低頻下工作， 因此有很高的效率，如馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制或調(diào)節(jié)乃由電壓、轉(zhuǎn)數(shù)、使用率(占空比Duty cycle)、 電流、溫度、頻率及速度的回授，進(jìn)而調(diào)變控制。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法，其特征在于，其將直流電源(1)分成一正常輸入電壓直流電源(11)及一低電壓直流電源(12)，其中該正常輸入電壓電源(11)導(dǎo)入脈波寬度調(diào)變電路(13)，該脈波寬度調(diào)變電路(1 并經(jīng)一濾波電路(14)經(jīng)適當(dāng)電感器、電容器加以限流的濾波后供電給直流馬達(dá)(15)，且其中該低電壓直流電源(1 也同時(shí)供電給直流馬達(dá)(15)，進(jìn)而達(dá)成直流馬達(dá)雙電源供電及調(diào)速目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法，其特征在于，其中脈波寬度調(diào)變電路(13)，連接一內(nèi)建有軟件程序的微芯片控制器或硬件集成電路調(diào)節(jié)控制器(16)及一回授電路(17)，該微芯片控制器或硬件體積電路調(diào)節(jié)控制器(16)及回授電路(17)并與直流馬達(dá)(1 連接，據(jù)此，直流馬達(dá)(1 可將其轉(zhuǎn)速、溫度、電壓、電流、功率或正負(fù)周期比等訊息提供給回授電路(17)并由控制微芯片控制器或硬件電路調(diào)節(jié)控制器(16) 及調(diào)整脈波寬度調(diào)變電路(1 的輸出，進(jìn)而控制及調(diào)整直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法，其特征在于，其中濾波電路(14)，其包含電流涌入限制電阻，據(jù)以可限制其浪涌電流的涌入電流，有效供應(yīng)負(fù)載電力、提供電路安全穩(wěn)定及防止長(zhǎng)時(shí)間工作下電容器產(chǎn)生極大浪涌電流所致導(dǎo)致的漏液、失效或爆炸等不良影響。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直流馬達(dá)雙電源供電的調(diào)速方法，其將直流電源分成一正常輸入電壓直流電源及一低電壓直流電源，其中該正常輸入電壓電源導(dǎo)入脈波寬度調(diào)變電路，該脈波寬度調(diào)變電路并經(jīng)一濾波電路經(jīng)適當(dāng)電感器、電容器加以限流的濾波后供電給直流馬達(dá)，且其中該低電壓直流電源也同時(shí)供電給直流馬達(dá)，進(jìn)而達(dá)成直流馬達(dá)雙電源供電及調(diào)速目的。本發(fā)明高效率、溫升低、高輸出、低壓降，其可大幅改善現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，適用于各種需要使用調(diào)整直流馬達(dá)速度的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02P4/00GK102208889SQ20101013447
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者張吳建池 申請(qǐng)人:美商恩杰有限公司